Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA đã tiết lộ những thiên hà xa nhất từng được phát hiện, một số thiên hà có niên đại chỉ 300 triệu năm sau khi vũ trụ được tạo ra trong Vụ nổ lớn – thời điểm vũ trụ chỉ bằng 2% so với tuổi hiện tại.
Các thiên hà nguyên thủy được tìm thấy bởi một nhóm các nhà khoa học quốc tế chịu trách nhiệm thiết kế hai thiết bị mới nhất của JWST. Thiết bị đầu tiên, được gọi là Máy ảnh cận hồng ngoại (NIRCam), được giao nhiệm vụ quan sát một mảng nhỏ trên bầu trời đêm trong chòm sao Fornax.
Trong vòng 10 ngày, NIRCam đã quan sát ánh sáng phát ra từ một nhóm gần 100.000 thiên hà trên 9 bước sóng hồng ngoại. Từ bộ dữ liệu này, các nhà thiên văn học đã phân lập 250 thiên hà mờ nhất và đỏ nhất, và nhắm mục tiêu chúng bằng một thiết bị khác của JWST – Máy quang phổ cận hồng ngoại (NIRSpec).
NIRSpec được thiết kế để thu thập ánh sáng phát ra từ các thiên thể và chia nó thành các màu thành phần. Quá trình này tạo ra các đồ thị giống như cầu vồng được gọi là quang phổ. Các nhà thiên văn học có thể phân tích quang phổ của một thiên hà để khám phá mọi thứ từ thành phần nguyên tố của nó, đến số lượng ngôi sao bên trong nó và thậm chí cả khoảng cách của nó với Trái đất.
Cái sau được thực hiện bằng cách đo một hiện tượng được gọi là dịch chuyển đỏ. Ánh sáng từ các thiên hà xa xôi có thể mất hàng tỷ năm để đến được hành tinh của chúng ta. Trong thời gian này, bước sóng của ánh sáng này kéo dài và dài hơn, từ từ di chuyển vào phần “đỏ” của quang phổ ánh sáng.
Khi ánh sáng truyền về Trái đất từ nguồn của nó, chắc chắn nó sẽ đi qua những đám mây bụi và khí khổng lồ giữa các vì sao. Những đám mây này được biết là hấp thụ tốt các bước sóng ánh sáng nhất định, đồng thời cho phép các bước sóng khác đi qua tương đối không bị cản trở. Sự giao thoa này tạo ra một mô hình riêng biệt trong quang phổ cầu vồng.
Một đồ họa hiển thị vị trí và dịch chuyển đỏ của các thiên hà Anton M. Koekemoer (STScI), Christopher Willmer (Đại học Arizona), Nhóm JWST PEARLS Xử lý hình ảnh: Rolf A. Jansen (ASU), Alyssa Pagan (STScI))
Các nhà khoa học đã có thể tìm ra tuổi và khoảng cách của các thiên hà xa xôi bằng cách quan sát mức độ dịch chuyển của các mẫu trong quang phổ so với vị trí dự kiến của chúng do dịch chuyển đỏ.
Sử dụng kỹ thuật này, các nhà khoa học đã phát hiện ra bốn thiên hà cực kỳ cổ xưa nằm trong dữ liệu JWST, được cho là hình thành chỉ 300 triệu năm sau khi tạo ra vũ trụ trong vụ nổ Big Bang. Điều này khiến nó trẻ hơn 100 triệu năm so với thiên hà lâu đời nhất từng được Kính viễn vọng Không gian Hubble phát hiện.
Điều này có nghĩa là ánh sáng do JWST phát hiện đã rời khỏi nguồn của nó khoảng 13,4 tỷ năm trước, vào thời điểm vũ trụ chỉ bằng 2% so với tuổi hiện tại. Độ tuổi phá kỷ lục của các thiên hà sẽ khiến chúng trở nên vô giá đối với các nhà khoa học đang cố gắng khám phá những bí mật tiến hóa của vũ trụ sơ khai.
Nhà thiên văn học Sandro Takela của Đại học Cambridge, đồng tác giả của một nghiên cứu mô tả những phát hiện này, giải thích: “Thật khó để hiểu các thiên hà nếu không hiểu các giai đoạn đầu của quá trình tiến hóa của chúng. Đại học Arizona). “Cũng như con người, phần lớn những gì xảy ra tiếp theo phụ thuộc vào ảnh hưởng của những thế hệ sao ban đầu này.”
“Rất nhiều câu hỏi liên thiên hà đang chờ đợi cơ hội biến đổi của Webb, và chúng tôi rất vui mừng được góp phần khám phá câu chuyện này.”
Theo dõi IGN để cập nhật những phát triển mới nhất và kỳ lạ nhất trong thế giới khoa học.
Tín dụng hình ảnh: Northrop Grumman.
Anthony là cộng tác viên tự do đưa tin khoa học và trò chơi điện tử cho IGN. Anh ấy có hơn tám năm kinh nghiệm về những phát triển đột phá trong nhiều lĩnh vực khoa học và hoàn toàn không có thời gian để đánh lừa bạn. Theo dõi anh ấy trên Twitter @BeardConGamer